本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)，具體涉及一種高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來城市建設中越來越多地采用地下管廊進行電纜鋪設。高占比規(guī)模的電纜線路健康狀態(tài)對城市電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行影響日益突出。高壓電纜地下輸電通道空間有限且空間密閉，運行工況及年限多樣，無法直接觀察其運行狀態(tài)，電纜隧道內(nèi)部環(huán)境復雜，電纜運維檢修的安全風險較高，同時由于地下環(huán)境復雜、空間位置參照少，造成設備級故障點定位難度大，因此傳統(tǒng)的人工運檢方式存在工作強度大、檢修周期長、成本高、安全隱患大等諸多問題，亟需引入新的技術(shù)手段，對地下電纜的運維檢修能力進行智能化升級和優(yōu)化，提高運維效率和安全性，降低一線人員的勞動強度。

2、有部分廠商采用聲波監(jiān)測的方式，監(jiān)測地上電力電纜和地下電力電纜的回路信息，對回路信息進行數(shù)據(jù)處理得到電力數(shù)據(jù)。然而，電力電纜主要為居民生活區(qū)或工業(yè)生產(chǎn)區(qū)供應電力，這些場所的雜音頻發(fā)，存在一定程度的信噪比，對回路信息產(chǎn)生較強干擾。

3、針對以上問題，本項目開展高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)研制，通過研發(fā)高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)，實現(xiàn)激光點云和全景影像的有機融合，構(gòu)建電纜隧道的數(shù)字孿生場景，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)與視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)進行貫通與集成，實現(xiàn)高壓電纜隧道的全景展現(xiàn)和巡視虛擬呈現(xiàn)，對電纜設備進行效管控。該項目將提高電力系統(tǒng)的運行效率和安全性，推動電力行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)激光點云和全景影像的有機融合，構(gòu)建電纜隧道的數(shù)字孿生場景，實現(xiàn)高壓電纜隧道的全景展現(xiàn)和巡視虛擬呈現(xiàn)。

2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體如下：

3、一種高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)，包括iot通道，還包括模型融合模塊、設備全景展現(xiàn)模塊、設備定位及狀態(tài)感知模塊，其中：

4、所述模型融合模塊通過人工采集全景模型與激光點云模型，將全景模型與激光點云模型，通過處理操作后，實現(xiàn)全景與激光點云數(shù)據(jù)的融合；

5、所述設備全景展現(xiàn)模塊在模型融合模塊的基礎上，對三維平臺進行改造處理，實現(xiàn)模型融合成果的加載展現(xiàn)，同時集成高壓電纜設備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，達到全景展現(xiàn)；

6、所述設備定位及狀態(tài)感知模塊通過與高壓電纜設備臺賬信息的對照關(guān)聯(lián)，用于高壓電纜設備精準定位，所述設備定位及狀態(tài)感知模塊均通過iot通道信號連接于設備全景展現(xiàn)模塊。

7、所述全景模型與激光點云模型的數(shù)據(jù)進行壓縮數(shù)據(jù)量，步驟如下：

8、s1、幾何誤差：設定幾何誤差，確保點云數(shù)據(jù)體現(xiàn)設備的外觀和集合輪廓；

9、s2、包圍體：采用最小包圍盒數(shù)據(jù)；

10、s3、顯示距離：根據(jù)物體的體積大小，進行差異化的可視距離設置；

11、s4、圖像壓縮：對圖像分辨率進行分析，采用圖像的分辨率智能壓縮，降低圖像的數(shù)據(jù)量。

12、所述模型融合模塊包括：

13、全景模型與激光點模型解析單元，用于解析全景模型與激光點云模型的數(shù)據(jù)，解析結(jié)果按照二值化結(jié)構(gòu)進行存儲；

14、特征點選取單元，對存儲的二值化結(jié)構(gòu)進行特征點選取，以此作為配準融合的錨點；

15、空間姿態(tài)比對單元，進行兩種明顯空間位置姿態(tài)的差異比對，求出二者空間位置差異；

16、空間位置信息調(diào)整校正及配準單元，通過空間位置矩陣配準轉(zhuǎn)換的形式，進行兩種模型的空間位置變換，最終實現(xiàn)二者的配準融合，進而得到配準融合成果。

17、所述關(guān)鍵點位配準采用的全景圖像和激光點云進行配準方法如下：

18、m1：構(gòu)建空間位置參照點；

19、m2：在參照點，進行圖像的位置和旋轉(zhuǎn)角度獲取，360°全景圖像匹配以及360°全景圖像拼接；

20、或者，進行激光掃描儀的位置和旋轉(zhuǎn)角度獲取，激光點云配準及激光點云拼接；

21、m3：進行360°全景及點云數(shù)據(jù)匹配，得出360°全景及點云融合成果。

22、所述高壓電纜設備的狀態(tài)數(shù)據(jù)包括物聯(lián)感知設備的參數(shù)和在線監(jiān)測設備的參數(shù)。

23、所述全景模型與激光點模型解析單元包括全景圖片貼圖塊、大地2000坐標系和wgs84坐標系轉(zhuǎn)換塊及cesium的相機姿態(tài)轉(zhuǎn)換塊。

24、所述三維平臺的行改造處理是在空間中坐標系的任意旋轉(zhuǎn)，等效成依次繞著三個坐標軸旋轉(zhuǎn)的疊加，分別設定x、y、z三個軸的旋轉(zhuǎn)矩陣，具體如下：

25、其一、繞x軸旋轉(zhuǎn)的坐標旋轉(zhuǎn)矩陣為：

26、

27、其二、繞y軸旋轉(zhuǎn)的坐標旋轉(zhuǎn)矩陣為：

28、

29、其三、繞z軸旋轉(zhuǎn)的坐標旋轉(zhuǎn)矩陣為：

30、

31、同時，假設一個物體的空間姿態(tài)為p，ncb1代表p點只繞x軸旋轉(zhuǎn)，也只能得到新p'的x軸坐標，ncb2代表p只繞y軸旋轉(zhuǎn)，只能得到新p'的y軸坐標，ncb3代表p只繞z軸旋轉(zhuǎn)，只能得到p'的z軸坐標，三個旋轉(zhuǎn)矩陣進行合成疊加，即可得到p→p′坐標變換的總對應關(guān)系，如下：

32、

33、其中，就是坐標系n到坐標系b的坐標旋轉(zhuǎn)矩陣。

34、所述設備定位及狀態(tài)感知模塊還利用孿生仿真技術(shù)，構(gòu)建遠程動態(tài)巡視功能，實現(xiàn)高壓電纜設備狀態(tài)巡視任務遠程替代。

35、還包括：

36、服務層，用于提供服務支撐，所述服務層包括全景模型解析服務、激光點云解析服務、模型融合配準服務、模型發(fā)布加載服務、數(shù)據(jù)集成服務、巡視支撐服務；

37、應用層，用于用戶互動，所述應用層包括設備全景展現(xiàn)模塊和設備定位及巡視模塊，其中，所述設備全景展現(xiàn)模塊用于設備場景展示和設備狀態(tài)信息融合，所述設備定位及巡視模塊用于設備定位及信息查詢和設備狀態(tài)巡視。

38、本發(fā)明取得的技術(shù)效果為：

39、本發(fā)明的一種高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)，通過研發(fā)高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)，實現(xiàn)激光點云和全景影像的有機融合，構(gòu)建電纜隧道的數(shù)字孿生場景，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)與視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)進行貫通與集成，將全景現(xiàn)場還原度高、可視化效果好的特點與激光點云模型精度空間位置精度高的特點進行整合，實現(xiàn)高壓電纜隧道的全景展現(xiàn)和巡視虛擬呈現(xiàn)、高壓電纜場景的高保真還原，對電纜設備進行效管控。

40、本發(fā)明的一種高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)，與電纜隧道在線監(jiān)測、物聯(lián)感知等系統(tǒng)進行系統(tǒng)集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)貫通，實時獲取隧道設備狀態(tài)。

41、本發(fā)明的一種高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)，實現(xiàn)高壓電纜孿生場景與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的融合，構(gòu)建動靜結(jié)合的全景管控能力，通過可視化展現(xiàn)，可以直觀地了解電纜隧道的運行狀態(tài)，為高壓電纜設備運行和管理提供支持。

42、本發(fā)明的一種高壓電纜數(shù)字化全景系統(tǒng)，在場景全景融合的基礎上，構(gòu)建高壓電纜隧道的設備狀態(tài)巡視替代能力，以虛擬仿真的方式，實現(xiàn)虛擬環(huán)境的設備遠程巡視，提升設備巡視效率，降低巡視工作的經(jīng)濟和時間成本。通過系統(tǒng)的研制支撐電纜運檢人員清晰全面地了解電纜隧道環(huán)境，實現(xiàn)電纜設備狀態(tài)的遠程感知和立體呈現(xiàn)，輔助高壓電纜日常運維工作的開展。